DE69118551T2

DE69118551T2 - DEVICE FOR PREVENTING THE WHIP EFFECT

Info

Publication number: DE69118551T2
Application number: DE69118551T
Authority: DE
Inventors: Ronald P. Bloomfield Nj 07003 Dellanno; Quentin E. North Caldwell Nj 07006 Gualtier
Original assignee: DELLANNO ROLAND P
Current assignee: DELLANNO ROLAND P
Priority date: 1990-09-20
Filing date: 1991-09-19
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2011-09-20
Also published as: EP0551368A4; CA2092096C; AU8714391A; JPH06500936A; CA2092096A1; EP0551368A1; EP0551368B1; DE69118551D1; JP2871853B2; WO1992004847A1

Description

Field of application of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zur hygienischen Unterstützung des Schädels und der Halswirbelsäule einer Person einschließlich auf Personensicherheitsvorrichtungen für Fahrzeuge und insbesondere Vorrichtungen zur Verhinderung von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts.The present invention relates to devices for hygienically supporting the skull and cervical spine of a person, including personal safety devices for vehicles and in particular to devices for preventing injuries due to the whiplash effect.

State of the art

Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts werden durch die schnelle Beschleunigung des Schädels und der Halswirbelsäule einer Person verursacht, die z.B. bei einer Kraftfahrzeugkollision auftreten kann. Die schnelle Beschleunigung bewirkt die Dehnung und Biegung der Halswirbelsäule, die wiederum eine erhebliche Verletzung hervorrufen kann. Arten der Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes umfassen gebrochene und/oder verschobene Wirbel, gerissene Bänder (beide vor und hinter der Wirbelsäule) und Abreißen von Teilen der Wirbel, Bänder und Zwischenwirbelscheiben.Whiplash injuries are caused by the rapid acceleration of a person's skull and cervical spine, such as can occur in a motor vehicle collision. The rapid acceleration causes the cervical spine to stretch and bend, which in turn can cause a significant injury. Types of whiplash injuries include fractured and/or displaced vertebrae, torn ligaments (both in front of and behind the spine), and tearing of portions of the vertebrae, ligaments, and intervertebral discs.

Es wurde festgestellt, daß der D4, C5 und C6 Halswirbel und die neben den Wirbeln liegenden Bänder am häufigsten Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes ausgesetzt sind, obwohl die gesamte Halswirbelsäule betroffen sein kann. Schnelle Überdehnungen der Halswirbelsäule können das vordere Längsband dehnen und es so auf Zug beanspruchen und entweder eine Knochen- oder Bandverletzung hervorrufen. Solche eine Überdehnung verletzt typischerweise den C1 - C7 Halswirbel. Die vertebrale Arterie, die durch eine Öffnung in den Wirbeln verläuft, und das vegetative Nervensystem, das die Arterien umgibt, werden ebenfalls häufig verletzt. Diese Arten von Verletzungen verursachen ernste Behinderungen und in manchen Fällen den Tod.It has been found that the D4, C5 and C6 cervical vertebrae and the ligaments adjacent to the vertebrae are most frequently exposed to injuries due to the whiplash effect, although the entire cervical spine may be affected. Rapid overextensions of the cervical spine can stretch the anterior longitudinal ligament, putting it under tension and causing either a bone or ligament injury. Such overextension typically injures the C1 - C7 cervical vertebrae. The vertebral artery, which passes through an opening in the vertebrae, and the autonomic nervous system that surrounds the arteries are also commonly injured. These types of injuries cause serious disability and in some cases death.

Rückenlehnen und/oder Koptstützen in Kraftfahrzeugen, Lastwägen und anderen Arten von Fahrzeugen sind vorgesehen, um Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes bei Insassen während der Kollision zu verhindern, versagen jedoch typischerweise. Während einer Kollision am hinteren Ende des Fahrzeugs bewirken die Kollisionskräfte typischerweise eine schnelle Beschleunigung des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen im Fahrzeug nach hinten. Sobald der Schädel auf die Rückenlehne oder die Kopfstütze trifft, wird er dann in der entgegengesetzten Richtung zur Vorderseite des Fahrzeugs schnell beschleunigt. Die Rückwärtsbeschleunigung des Schädels und die sich ergebende Kollision mit der Rückenlehne oder der Kopfstütze bewirkt eine Überdehnung der Halswirbelsäule und verletzt somit typischerweise die vordere Struktur des Nackens eines Insassen. Die Vorwärtsbeschleunigung des Schädels dagegen bewirkt eine Überdehnung der Halswirbelsäule und verletzt typischerweise die hintere Struktur des Nackens.Seat backs and/or head restraints in automobiles, trucks, and other types of vehicles are designed to prevent whiplash injuries to occupants during collisions, but typically fail. During a rear-end collision, the collision forces typically cause a rapid acceleration of the skull and cervical spine of an occupant rearward in the vehicle. Once the skull strikes the seat back or head restraint, it is then rapidly accelerated in the opposite direction toward the front of the vehicle. The rearward acceleration of the skull and resulting collision with the seat back or head restraint causes hyperextension of the cervical spine, typically injuring the anterior structure of an occupant's neck. The forward acceleration of the skull, on the other hand, causes hyperextension of the cervical spine, typically injuring the posterior structure of the neck.

Ein weiteres Problem bekannter Rückenlehnen und/oder Kopfstützen besteht darin, daß die Fläche, die die Bewegung des Kopfes und des Nackens einer Person auffangen soll, typischerweise flach ist oder nicht deren hinterer Kontur entspricht. Daher ist während einer Kollision am hinteren Ende typischerweise der hintere Teil des Schädels der erste Teil des Körpers eines Insassen, der auf die Rückenlehne oder die Kopfstütze trifft. Die Halswirbelsäule jedoch, die bzgl. des hinteren Teils des Schädels weiter unten liegt, bewegt sich weiter gegen die Kopfstütze. Daher wird die Halswirbelsäule veranlaßt, sich relativ zum Schädel zu bewegen, was wiederum eine ernste vertebrale Verletzung verursacht.Another problem with known seat backs and/or head restraints is that the surface designed to accommodate the movement of a person's head and neck is typically flat or does not conform to their rear contour. Therefore, during a rear end collision, the rear of the skull is typically the first part of an occupant's body to strike the seat back or head restraint. However, the cervical spine, which is located lower relative to the rear of the skull, continues to move against the head restraint. Therefore, the cervical spine is caused to move relative to the skull, which in turn causes a serious vertebral injury.

Auch liegen die oberen Flächen vieler bekannter Kopfstützen etwa auf der gleichen Höhe oder unterhalb der Höhe der Ohren eines Insassen, wo normalerweise etwa der Schwerpunkt des Kopfes liegt. Wenn der Schädel eines Insassen gegen solch eine Kopfstütze während einer Kollision gedrückt wird, gleitet er häufig nach oben über die obere Kante der Kopfstütze. Daher wird der Schädel relativ zur Halswirbelsäule nach oben gedehnt, was typischerweise eine weitere vertrebrale Verletzung hervorruft.Also, the upper surfaces of many known head restraints are at about the same height as or below the level of an occupant's ears, which is usually about the center of gravity of the head. When an occupant's skull is pressed against such a head restraint during a collision, it often slides upward over the top edge of the head restraint. Therefore, the skull is stretched upward relative to the cervical spine, typically causing further vertebral injury.

Die EP-O-317 726, von der die bekannten Merkmale ausgehen, die den Oberbegriff des Anspruchs 1 bilden, offenbart einen Sitz für ein Fahrzeug mit einer integralen Kopfstütze. Die Kopfstütze ist mit einem kontinuierlich änderbaren Vakuumkissen verehen, das individuell an die Halswirbelsäulenkrümmung des Sitzbenutzers mittels einer Extraktionspumpe und wenigstens einem Ventil angepaßt werden kann.EP-0-317 726, from which the known features that form the preamble of claim 1 originate, discloses a seat for a vehicle with an integral headrest. The headrest is provided with a continuously variable vacuum cushion that can be individually adapted to the curvature of the cervical spine of the seat user by means of an extraction pump and at least one valve.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Probleme und Nachteile der bekannten Vorrichtungen wie Fahrzeugkopfstützen und - rückenlehnen zur Verhinderung des Peitschenhiebeffektes zu überwinden.The present invention is therefore based on the object of overcoming the problems and disadvantages of known devices such as vehicle headrests and backrests for preventing the whiplash effect.

Summary of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.According to the present invention, a device having the features of claim 1 is provided.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat außerdem ein Stützelement, das mit dem Rahmen verbunden ist und sich auf dem Sitz abstützt. Das Stützelement ist relativ zum Sitz vertikal beweglich, um die Position der Vorrichtung relativ zum Insassen einzustellen. Entsprechend kann das Stützelement eingestellt werden, um wiederum die Position der Stützfläche entsprechend der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen einzustellen. Der Rahmen der Vorrichtung bildet vorzugsweise eine hohle Umhüllung, und die Schicht aus elastischem Material besteht im wesenltichen aus einem darauf geformten Urethanschaum.The device of the present invention also has a support member connected to the frame and supported on the seat. The support member is vertically movable relative to the seat to adjust the position of the device relative to the occupant. Accordingly, the support member can be adjusted to in turn adjust the position of the support surface according to the posterior contour of the skull and cervical spine of an occupant. The frame of the device preferably forms a hollow enclosure and the layer of resilient material consists essentially of a urethane foam molded thereon.

Bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Rahmen am Stützelement drehbar gelagert und wird normalerweise zur Vorderseite des Sitzes vorgespannt. Wenn somit während einer Fahrzeugkollision der Kopf eines Insassen gegen die Vorrichtung gedrückt wird, kontaktiert der hintere Teil des Schädels eines Insassen zunächst den ersten Bereich der Stützfläche und bewirkt, daß sich der Rahmen relativ zum Stützelement zur Rückseite des Sitzes dreht. Somit drehen sich der zweite und der drifte Bereich der Stützfläche wiederum in Kontakt mit dem hinteren Teil des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen. Das Stützelement der Vorrichtung hat vorzugsweise zwei Stützschenkel und eine sich dazwischen erstreckende Stange. Die beiden Stützschenkel sind auf dem Sitz gelagert und im wesentlichen parallel relativ zueinander orientiert, und der Rahmen ist an der Stange drehbar gelagert.In the device of the present invention, the frame is pivotally supported on the support member and is normally biased toward the front of the seat. Thus, when an occupant's head is forced against the device during a vehicle collision, the rear of an occupant's skull initially contacts the first portion of the support surface and causes the frame to rotate relative to the support member toward the rear of the seat. Thus, the second and third portions of the support surface in turn rotate into contact with the rear of an occupant's skull and cervical spine. The support member of the device preferably has two support legs and a rod extending therebetween. The two support legs are supported on the seat and oriented substantially parallel relative to one another, and the frame is pivotally supported on the rod.

Eine Vorrichtung der vorliegenden Erfindug hat außerdem ein Anschagelement, das mit der Stange verbunden ist und davon nach oben vorsteht. Eine Anschlagplatte ist mit dem Rahmen verbunden und kann relativ zum Anschlagelement gleiten. Eine Feder erstreckt sich zwischen der Anschlagplatte und der Stange. Die Feder spannt die Anschlagplatte vor, um relativ zum Anschlagelement zur Vorderseite des Sitzes zu gleiten und spannt so die Anschlagplatte und den Rahmen gegen den Kopf eines Insassen vor. Die Anschlagplatte bildet eine Längsöffnung, die sich durch diese erstreckt, und kann das Anschlagelement darin aufnehmen. Die Längsöffnung ermöglicht es der Anschlagplatte, zur Vorderseite des Sitzes zu gleiten, bis eine hintere Wand, die die Öffnung bildet, am Anschlageement angreift, so daß die Vorrichtung in eine nach unten gedrehte Position orientiert wird. Die Längsöffnung ermöglicht es außerdem der Anschlagplatte, zur Rückseite des Sitzes zu gleiten, bis eine Vorderwand, die die Öffnung bildet, am Anschlagelement anliegt, und orientiert so die Vorrichtung in eine aufrechte Position.A device of the present invention also has a stop member connected to and projecting upwardly from the rod. A stop plate is connected to the frame and is slidable relative to the stop member. A spring extends between the stop plate and the rod. The spring biases the stop plate to slide relative to the stop member toward the front of the seat, thereby biasing the stop plate and frame against the head of an occupant. The stop plate forms a longitudinal opening extending therethrough and is capable of receiving the stop member therein. The longitudinal opening allows the stop plate to slide toward the front of the seat until a rear wall forming the opening engages the stop member, thereby positioning the device in a downwards position. The longitudinal opening also allows the stop plate to slide towards the back of the seat until a front wall forming the opening rests against the stop element, thus orienting the device in an upright position.

Ein Vorteil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß, da die Stützfläche eine Kontur hat, die der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen entspricht, die Vorrichtung im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule während einer Fahrzeugkollision verzögern kann. Daher werden Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts, die typischerweise bei solchen Kollisionen auftreten, im allgemeinen vermieden.An advantage of the device of the present invention is that since the support surface has a contour that conforms to the posterior contour of the skull and cervical spine of an occupant, the device can substantially simultaneously decelerate the skull and cervical spine during a vehicle collision. Therefore, whiplash injuries that typically occur in such collisions are generally avoided.

Weitere Vorteile der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ergeben sich im Zusammenhang mit der folgenden detaillierten Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.Further advantages of the device of the present invention will become apparent in connection with the following detailed description and the associated drawings.

Short description of the drawings

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 is a front view of a whiplash injury prevention device according to the present invention.

Fig. 2 ist eine Aufsicht der Vorrichtung der Fig. 1.Fig. 2 is a plan view of the device of Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2, aus der die Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen in unterbrochenen Linien hervorgeht.Fig. 3 is a cross-section taken along line 3-3 in Fig. 2 showing the outline of the skull and cervical spine of a typical occupant in dashed lines.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt gezeigt, einer weiteren Vorrichtung zur Verhinderung von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffektes gem. der vorliegenden Erfindung, aus der die hintere Kontur eines Schädels und einer Halswirbesäule eines typischen Insassen in unterbrochenen Linien hervorgeht.Fig. 4 is a side view, shown partially in cross-section, of another device for preventing injuries due to the whiplash effect according to the present invention, showing the rear contour of a skull and cervical spine of a typical occupant in dashed lines.

Fig. 5 ist ein Querschnift der Vorrichtung der Fig. 4 längs der Linie 5-5 in Fig. 4.Fig. 5 is a cross-sectional view of the apparatus of Fig. 4 taken along line 5-5 in Fig. 4.

Fig. 6 ist ein Querschnift der Vorrichtung der Fig. 5 längs der Linie 6-6 in Fig. 5, aus der der hintere Teil des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen in unterbrochenen Linien hervorgeht.Fig. 6 is a cross-sectional view of the device of Fig. 5 taken along line 6-6 in Fig. 5, showing the posterior portion of the skull and cervical spine of a typical occupant in dashed lines.

Fig. 7 ist eine Aufsicht eines Teils der Vorrichtung der Fig. 4 längs der Linie 7-7 in Fig. 4.Fig. 7 is a plan view of a portion of the apparatus of Fig. 4 taken along line 7-7 in Fig. 4.

In den Fig. 1 - 3 ist eine Vorrichtung gem. der Erfindung zur Verhinderung von durch den Peitschenhieb-Effekt hervorgerufenen Verletzungen allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 wird als Kopfstütze in einem Motorfahrzeug (nicht gezeigt) verwendet und ist oben auf einer Rückenlehne 12 schematisch in unterbrochenen Linien in Fig. 1 gezeigt. Die Vorrichtung 10 ist an einem Stützteil befestigt, das zwei vertikale Stützschenkel 14 hat, die durch eine horizontale Stange 15 verbunden sind. Die vertikalen Stützschenkel 14 sind in der Rücken lehne 12 gelagert und zur Einstellung der Höhe der Vorrichtung 10 relativ zur Rückenlehne 12 in bekannter Weise einstellbar.In Figures 1-3, a device according to the invention for preventing injuries caused by the whiplash effect is generally indicated by the reference numeral 10. The device 10 is used as a headrest in a motor vehicle (not shown) and is shown on top of a backrest 12 schematically in broken lines in Figure 1. The device 10 is attached to a support member having two vertical support legs 14 connected by a horizontal rod 15. The vertical support legs 14 are mounted in the backrest 12 and are adjustable to adjust the height of the device 10 relative to the backrest 12 in a known manner.

Die Vorrichtung 10 hat einen Innenrahmen 16, der mit der horizontalen Stange 15 und den Stützschen kein 14 verbunden ist. Eine elastische äußere Schaumschicht 18 ist auf dem Innenrahmen 16 geformt. Die Schaumschicht 18 besteht vorzugsweise im wesentlichen aus Urethanschaum, der typischerweise zur Herstellung von Kraftfahrzeugrückenlehnen verwendet wird. Wie Fig. 3 zeigt, bilden der Innenrahmen 16 und die Schaumschicht 18 eine Kopf- und Nackenstützfläche 20 auf der Vorderseite der Vorrichtung 10.The device 10 has an inner frame 16 connected to the horizontal bar 15 and the support legs 14. A resilient outer foam layer 18 is molded on the inner frame 16. The foam layer 18 preferably consists essentially of urethane foam typically used to make automobile seat backs. As shown in Fig. 3, the inner frame 16 and the foam layer 18 form a head and neck support surface 20 on the front of the device 10.

Die hintere Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen ist in Fig. 3 in unterbrochenen Linien gezeigt. Wie ersichtlich, ist die Stützfläche 20 so geformt, daß sie der typischen hinteren Kontur entspricht. Die Stützfläche hat daher drei allgemeine Bereiche: einen ersten Bereich 26, einen zweiten Bereich 28 und einen dritten Bereich 30. Wie Fig. 3 zeigt, ist der erste Bereich 26 so angeordnet, daß er etwa den mittleren hinteren Bereich des Schädels des Insassen abstützt; der zweite Bereich 28 ist so angeordnet, daß er den hinteren Bereich etwa dort kontaktiert und abstützt, wo der Schädel auf die Halswirbelsäule trifft; und der dritte Bereich 30 liegt so, daß er den hinteren Bereich der Halswirbelsäule kontaktierend abstützt. Da, wie Fig. 3 zeigt, die Kontur der Fläche 20 der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule entspricht, kontaktieren und stützen der erste Bereich 26, der zweite Bereich 28 und der dritte Bereich 30 im wesentlichen gleichzeitig die jeweiligen Teile des Körpers eines Insassen, wenn er so bewegt wird, daß er diese kontaktiert.The rear contour of the skull and cervical spine of a typical occupant is shown in dashed lines in Fig. 3. As can be seen, the support surface 20 is shaped to conform to the typical rear contour. The support surface therefore has three general regions: a first region 26, a second region 28 and a third region 30. As shown in Fig. 3, the first region 26 is positioned to support approximately the mid-rear region of the occupant's skull; the second region 28 is positioned to contact and support the rear region approximately where the skull meets the cervical spine; and the third region 30 is positioned to contactingly support the rear region of the cervical spine. Since, as shown in Fig. 3, the contour of surface 20 conforms to the posterior contour of the skull and cervical spine, first region 26, second region 28 and third region 30 substantially simultaneously contact and support the respective parts of an occupant's body when moved to contact them.

Ein Vorteil der Vorrichtung 10 besteht darin, daß während eines hinteren Aufpralls, wenn der Insasse gegen die Rückenlehne 12 gedrückt wird, der Schädel und die Halswirbelsäule im wesentlichen gleichzeitig auf die Stützfläche 20 aufprallen. Die weiche Schaumschicht 18 absorbiert die Aufprallkraft und verzögert wiederum im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbesäule. Daher minimiert die Vorrichtung 10 die Gefahr des Auftretens von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts, da während des Aufpralls eine geringe Bewegung der Halswirbelsäule relativ zum Schädel erfolgt.An advantage of the device 10 is that during a rear impact, when the occupant is forced against the seat back 12, the skull and cervical spine impact the support surface 20 substantially simultaneously. The soft foam layer 18 absorbs the impact force and in turn substantially simultaneously decelerates the skull and cervical spine. Therefore, the device 10 minimizes the risk of whiplash injuries occurring because there is little movement of the cervical spine relative to the skull during the impact.

Der Rahmen 16 der Vorrichtung 10 ist so geformt, daß er eine hohle Umhüllung 21 bildet, wie Fig. 3 zeigt. Die Schaumschicht 18 kann daher direkt auf den Rahmen 16 in bekannter Weise geformt werden, wie durch Reaktions-Spritzgießen. Der Bodenteil des Rahmens 16 ist an der horizontalen Stange 15 und den Stützschenkeln 14 an einigen Schweißstellen angeschweißt, die typischerweise durch die Bezugsziffern 23 in Fig. 1 angegeben sind. Die Vorrichtung 10 ist durch Verschieben der Stützschenkel 14 auf- oder abwärts vertikal einstellbar, so daß die Fläche 20 der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines Insassen entspricht, wie Fig. 3 zeigt.The frame 16 of the device 10 is shaped to form a hollow enclosure 21 as shown in Fig. 3. The foam layer 18 can therefore be molded directly onto the frame 16 in a known manner, such as by reaction injection molding. The bottom part of the frame 16 is welded to the horizontal bar 15 and the support legs 14 at several welds, typically indicated by the reference numerals 23 in Fig. 1. The device 10 is by Moving the support legs 14 up or down vertically adjustable so that the surface 20 corresponds to the rear contour of the skull and cervical spine of an occupant, as shown in Fig. 3.

Die Abmessungen der Fläche 20 basieren auf den Abmessungen der Schädel und Halswirbelsäulen typischer Insassen. Bezugnehmend auf Fig. 3 wurde festgestellt, daß die Abmessung A, die der näherungsweise Radius des hinteren Teils des Schädels eines Insassen ist, etwa 3 inch beträgt. Die Abmessung B, die der näherungsweise Abstand von der näherungsweisen Mittellinie des Schädels eines Insassen zur Mittellinie des fünften Wirbels ist, beträgt etwa 5,2 cm (6 inch).The dimensions of surface 20 are based on the dimensions of the skulls and cervical spines of typical occupants. Referring to Fig. 3, it has been determined that dimension A, which is the approximate radius of the rear portion of an occupant's skull, is about 3 inches. Dimension B, which is the approximate distance from the approximate centerline of an occupant's skull to the centerline of the fifth vertebra, is about 5.2 cm (6 inches).

Die Fläche 20 der Vorrichtung 10 ist so geformt und bemessen, daß sie im wesentlichen der Kontur eines Schädels und einer Halswirbelsäule auf der Grundlage dieser typischen Insassenabmessungen angepaßt ist. Obwohl die Vorrichtung 10 nicht exakt der Kontur jedes Schädels und jeder Halswirbelsäule eines Insassen angepaßt ist, ist sie im wesentlichen der Kontur für die meisten Insassen angepaßt. Daher verzögert sie im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule während einer Fahrzeugkollision und verhindert entsprechend das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts.The surface 20 of the device 10 is shaped and sized to substantially conform to the contour of a skull and cervical spine based on these typical occupant dimensions. Although the device 10 does not exactly conform to the contour of every occupant's skull and cervical spine, it substantially conforms to the contour for most occupants. Therefore, it substantially simultaneously decelerates the skull and cervical spine during a vehicle collision and accordingly prevents the occurrence of whiplash-effect injuries.

Die Abmessungen (in inch), die zur Konstruktion der Stützfläche 20 zur Anpassung der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie in Fig. 3 gezeigt, sind wie folgt:The dimensions (in inches) used to construct the support surface 20 to conform to the posterior contour of the skull and cervical spine of a typical occupant according to the present invention, as shown in Figure 3, are as follows:

A = (3,0) 7,62 cmA = (3.0) 7.62 cm

B = (6,0) 15,2cmW = (6.0) 15.2cm

C = (2-1/4) (Radius) 5,7 cmC = (2-1/4) (radius) 5.7 cm

D = (2,0) 5,0 cmD = (2.0) 5.0 cm

E = (13/16) 2,06cmE = (13/16) 2.06cm

F = (3-7/16) (Radius) 8,73cmF = (3-7/16) (Radius) 8.73cm

G = (1-3/8)3,49cmG = (1-3/8)3.49cm

H = 45'H = 45'

1=(2-15/16) 7,45cm1=(2-15/16) 7.45cm

J = (1-1/4) (Radius) 3,17 cmJ = (1-1/4) (Radius) 3.17 cm

K = (1-7/16) 3,65cm.K = (1-7/16) 3.65cm.

Die Abmessung C ist der Radius des dritten Bereich 30 der Fläche 20, die so angepaßt ist, daß sie die Halswirbelsäule kontaktiert. Die Abmessung D ist der Abstand von der Mittellinie der Stützschenkel 14 (der X-Achse) zur Mitte des Radius C. Die Abmessung F ist der Radius der Fläche 20, wo der zweite Bereich 28 den dritten Bereich 30 trifft. Die Abmessung G ist der Abstand von der Miftellinie der horizontalen Stange 15 (der Y-Achse) zur Mitte des Radius C. Der Winkel H ist der Winkel einer Konstruktionslinie, die bzgl. der Y-Achse gezogen ist. Die Abmessung 1 ist der Abstand von der Konstruktionslinie, die längs des Winkels H zu einem Teil des zweiten Bereichs 28 der Fläche 20 gezogen ist. Die Abmessung J ist der Übergangsradius des Teils der Fläche 20, wo der erste Bereich 26 auf den zweiten Bereich 28 trifft, und die Abmessung K ist der Abstand zwischen der Mittellinie der Stützschenkel 14 (der X-Achse), und einem Teil des ersten Bereichs 26 der Fläche 20.Dimension C is the radius of the third region 30 of surface 20 that is adapted to contact the cervical spine. Dimension D is the distance from the centerline of the support legs 14 (the X-axis) to the center of radius C. Dimension F is the radius of surface 20 where the second region 28 meets the third region 30. Dimension G is the distance from the centerline of the horizontal bar 15 (the Y-axis) to the center of radius C. Angle H is the angle of a construction line drawn with respect to the Y-axis. Dimension I is the distance from the construction line drawn along angle H to a portion of the second region 28 of surface 20. The dimension J is the transition radius of the portion of the surface 20 where the first region 26 meets the second region 28, and the dimension K is the distance between the centerline of the support legs 14 (the X-axis) and a portion of the first region 26 of the surface 20.

Es ist herauszustellen, daß, obwohl diese Abmessungen für die gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung 10 als geeignet ermittelt wurden, sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung geändert werden können. Wenn z.B. festgestellt wird, daß die typischen Abmessungen A und B für eine Gruppe von Insassen anders als oben bestimmt sind, dann ändern sich die anderen Abmessungen der Vorrichtung 10 entsprechend. Somit können entsprechend der vorliegenden Erfindung die Abmessungen durch den Fachmann geändert werden, um sicherzustellen, daß die Kontur der Fläche 20 der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen angepaßt ist. Auf diese Weise kann während einer Fahrzeug kollision die Vorrichtung 10 im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule verzögern und damit das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts verhindern.It should be noted that although these dimensions have been determined to be suitable for the embodiment of the device 10 shown, they can be changed within the scope of the present invention. For example, if it is determined that the typical dimensions A and B for a group of occupants are determined differently than above, then the other dimensions of the device 10 will change accordingly. Thus, in accordance with the present invention, the dimensions can be changed by one skilled in the art to ensure that the contour of the surface 20 is adapted to the rear contour of the skull and cervical spine of a typical occupant. In this way, during a vehicle collision, the device 10 can substantially simultaneously impact the skull and decelerate the cervical spine and thus prevent the occurrence of injuries due to the whiplash effect.

In den Fig. 4 - 7 ist eine weitere Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung allgemein mit der Bezugsziffer 110 angegeben. Die Vorrichtung 110 wird als Kopfstütze in einem Motorfahrzeug (nicht gezeigt) verwendet und ist an einer Abstützung mit zwei vertikalen Stützschenkeln 112 befestigt, die durch eine horizontale Stange 113 miteinander verbunden sind. Die Stützschenkel 112 sind in einer Rückenehne 114 (die schematisch in unterbrochenen Linien in Fig. 5 gezeigt ist) gelagert.In Figures 4-7, another device of an embodiment of the present invention is indicated generally by the reference numeral 110. The device 110 is used as a headrest in a motor vehicle (not shown) and is attached to a support having two vertical support legs 112 connected to each other by a horizontal bar 113. The support legs 112 are supported in a backrest 114 (shown schematically in dashed lines in Figure 5).

Die Stützschenkel 112 sind vertikal einstellbar, um die Position der Vorrichtung 110 relativ zum Schädel und zur Halswirbelsäule eines Insassen (wie in unterbrochenen Linien in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist) in bekannter Weise einzustellen.The support legs 112 are vertically adjustable to adjust the position of the device 110 relative to the skull and cervical spine of an occupant (as shown in dashed lines in Figures 4 and 6) in a known manner.

Die Vorrichtung 110 hat eine äußere Schaumschicht 116, die auf ein Gehäuse 118 geformt ist. Die Schaumschicht 116 besteht vorzugsweise im wesentlichen aus einem Urethanschaum aus einer Art, wie sie typischerweise zur Herstellung von Kopfstützen verwendet wird. Die Schaumschicht 116 ist direkt auf das Gehäuse 118 in bekannter Weise wie durch Reaktions-Spritzgießen geformt. Das Gehäuse 118 ist auf der horizontalen Stange 113 drehbar gelagert und ist daher in der durch Pfeile in Fig. 4 angegebenen Richtung verschiebbar, wie weiter unten beschrieben wird.The device 110 has an outer foam layer 116 molded onto a housing 118. The foam layer 116 preferably consists essentially of a urethane foam of a type typically used to make head restraints. The foam layer 116 is molded directly onto the housing 118 in a known manner such as by reaction injection molding. The housing 118 is rotatably supported on the horizontal rod 113 and is therefore slidable in the direction indicated by arrows in Fig. 4, as described below.

Die Vorrichtung 110 bildet eine Kopf- und Nackenstützfläche, wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist. Die Stützfläche 120 ist so geformt, daß sie der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen angepaßt ist, wie Fig. 6 zeigt. Die Stützfläche 120 hat einen ersten Kontaktbereich 119. Wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist, ist die erste Kontaktfläche 115 so angeordnet und geformt, daß sie den näherungsweisen zentralen hinteren Bereich des Schädels eines Insassen stützt; der zweite Kontaktbereich 117 ist so angeordnet und geformt, daß er den hinteren Bereich näherungsweise dort abstützt, wo der Schädel des Insassen in die Halswirbelsäule übergeht, und der dritte Kontaktbereich 119 ist so angeordnet und geformt, daß er den hinteren Bereich der Halswirbelsäule eines Insassen stützt.The device 110 forms a head and neck support surface as shown in Figs. 4 and 6. The support surface 120 is shaped to conform to the rear contour of the skull and cervical spine of a typical occupant as shown in Fig. 6. The support surface 120 has a first contact area 119. As shown in Figs. 4 and 6, the first contact area 115 is arranged and shaped to support the approximately central rear area of the skull of an occupant; the second contact area 117 is arranged and shaped to support the rear area approximately where the skull of the occupant enters the cervical spine, and the third contact region 119 is arranged and shaped to support the rear region of the cervical spine of an occupant.

Wenn daher während einer Fahrzeugkollision der Kopf eines Insassen gegen die Rückenlehne 114 nach hinten geworfen wird, verzögern der erste Kontaktbereich 115, der zweite Kontaktbereich 117 und der dritte Kontaktbereich 119 der Fläche 120 im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule, wie weiter unten beschrieben wird. Daher ergibt sich eine minimale Bewegung des Schädels relativ zur Halswirbelsäule, und daher wird das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts allgemein vermieden.Therefore, during a vehicle collision, when an occupant's head is thrown rearward against the seat back 114, the first contact area 115, the second contact area 117 and the third contact area 119 of the surface 120 substantially simultaneously decelerate the skull and cervical spine, as described below. Therefore, minimal movement of the skull relative to the cervical spine results and therefore the occurrence of whiplash injuries is generally avoided.

Wie Fig. 5 zeigt, hat das Gehäuse 118 einen linken Rahmen 122 und einen rechten Rahmen 124. Der linke und rechte Rahmen sind durch die horizontale Stange 113 abgestützt und stehen von dieser nach oben in einer Richtung im wesentlichen senkrecht dazu vor. Jeder der Rahmen 122 und 124 hat einen Flansch 126, der an der horizontalen Stange 113 durch abgedichtete radiale Kugellager 128 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 118 ist daher relativ zu den Stützschenkel 112 drehbar, wie durch die Pfeile in Fig. 4 angegeben ist.As shown in Fig. 5, the housing 118 has a left frame 122 and a right frame 124. The left and right frames are supported by the horizontal bar 113 and project upwardly therefrom in a direction substantially perpendicular thereto. Each of the frames 122 and 124 has a flange 126 which is rotatably mounted on the horizontal bar 113 by sealed radial ball bearings 128. The housing 118 is therefore rotatable relative to the support legs 112 as indicated by the arrows in Fig. 4.

Das Gehäuse 118 hat außerdem eine linke Umhüllung 130, eine mittlere Umhüllung 132 und eine rechte Umhüllung 134. Die linke Umhüllung 130 und die linke Seite der mittleren Umhüllung 132 sind mit dem linken Rahmen 122 auf jeder Seite verbunden. Die rechte Umhüllung 134 und die rechte Seite der mittleren Umhüllung 132 wiederum sind mit dem rechten Rahmen 134 auf jeder Seite verbunden. Die Umhüllungen 130, 132 und 134 sind daher miteinander verbunden, um den geschlossenen Rahmen 118 zu bilden. Die Vorderseite jeder der Umhüllungen 130, 132 und 134 ist so geformt, daß sie die Schaumschicht 116 abstützen und die Stützfläche 120 bilden. Die Stützfläche 120 ist entprechend geformt und bemessen, um der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule eines typischen Insassen zu entsprechen, wie die Fig. 4 und 6 zeigen.The housing 118 also has a left enclosure 130, a middle enclosure 132 and a right enclosure 134. The left enclosure 130 and the left side of the middle enclosure 132 are connected to the left frame 122 on each side. The right enclosure 134 and the right side of the middle enclosure 132 are in turn connected to the right frame 134 on each side. The enclosures 130, 132 and 134 are therefore connected to each other to form the closed frame 118. The front of each of the enclosures 130, 132 and 134 is shaped to support the foam layer 116 and form the support surface 120. The support surface 120 is appropriately shaped and sized to conform to the posterior contour of the skull and cervical spine of a typical occupant, as shown in Figs. 4 and 6.

Eine Anschlagplatte 138 ist mit dem linken Rahmen 122 und dem rechten Rahmen 124 verbunden und erstreckt sich zwischen diesen. Jeder der Rahmen 122 und 124 hat eine Stützplatte 140, um die Anschlagplatte 138 darauf abzustützen. Die Anschlagplatte 138 ist an jedem Ende mit den Stützplatten 140 durch Befestigungsmittel 142 verbunden. Ein Anschlag 144 ist mit der Mifte der horizontalen Stange 113 vorzugsweise durch Schweißen verbunden und erstreckt sich von da aus nach oben in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu deren axialer Richtung, wie in den Fig. 4 - 6 gezeigt ist. Der Anschlag 144 hat einen Knopf 146, der sich von dessen Oberseite aus nach oben erstreckt.A stop plate 138 is connected to and extends between the left frame 122 and the right frame 124. Each of the frames 122 and 124 has a support plate 140 for supporting the stop plate 138 thereon. The stop plate 138 is connected at each end to the support plates 140 by fasteners 142. A stop 144 is connected to the center of the horizontal rod 113, preferably by welding, and extends upwardly therefrom in a direction substantially perpendicular to the axial direction thereof, as shown in Figs. 4-6. The stop 144 has a button 146 extending upwardly from the top thereof.

Wie Fig. 7 zeigt, ist der Knopf 146 so bemessen, daß er in einer Längsöffnung 148 aufgenommen ist, die sich durch den Mittelteil der Anschlagplatte 138 erstreckt. Die Öffnung 148 ist so bemessen, daß, wenn die Vorrichtung 111 nach hinten gegen den Rücksitz 114 gedreht wird, die vordere Wand der Öffnung 138 den Knopf 146 erfaßt, und so die Vorrichtung 110 hält, wie Fig. 6 zeigt. Wenn sich die Vorrichtung 110 zur Vorderseite der Rücken lehne 114 drehen kann, gleitet der Knopf 146 durch die Längsöffnung 148. Der Knopf 146 wiederum greift an der hinteren Weand der Öffnung 148 an und hält entsprechend die Vorrichtung 110 in einer nach unten gedrehten Position, wie Fig. 4 zeigt.As shown in Fig. 7, the button 146 is sized to be received in a longitudinal opening 148 that extends through the central portion of the stop plate 138. The opening 148 is sized so that when the device 110 is rotated rearward against the rear seat 114, the front wall of the opening 138 engages the button 146, thus holding the device 110, as shown in Fig. 6. When the device 110 is allowed to rotate toward the front of the seat back 114, the button 146 slides through the longitudinal opening 148. The button 146, in turn, engages the rear wall of the opening 148, thus holding the device 110 in a downwardly rotated position, as shown in Fig. 4.

Eine Zugfeder 150 verbindet die Vorderseite der Anschlagplatte 138 und die horizontale Stange 113. Ein Gleitring 152 ist mit dem einen Ende auf die horizontale Stange 113 aufgesetzt und mit dem anderen Ende mit der Zugfeder 150 verbunden. Das andere Ende der Zugfeder 150 ist mit dem vorderen Ende der Anschlagplatte 138 durch ein Befestigungselement 154 verbunden. Der Gleitring 152 ist relativ zur horizontalen Stange 113 drehbar und ermöglicht es daher der Zugfeder 150 und der Anschlagplatte 138, sich relativ zum Anschlag 144 zu drehen. Die Zugfeder 150 spannt normalerweise die Anschlagplatte 138 in die vordere Position gegen den Knopf 146 vor, wie Fig 4 zeigt. Die Vorrichtung 110 wird daher normalerweise in einer nach vorne gedrehten Position gehalten, so daß der erste Bereich 115 der Stützfläche mit dem hinteren Teil des Schädels eines Insassen in Kontakt oder nahe diesem gehalten wird, wie Fig. 4 zeigt.A tension spring 150 connects the front of the stop plate 138 and the horizontal rod 113. A sliding ring 152 is fitted at one end to the horizontal rod 113 and is connected at the other end to the tension spring 150. The other end of the tension spring 150 is connected to the front end of the stop plate 138 by a fastener 154. The sliding ring 152 is rotatable relative to the horizontal rod 113 and therefore allows the tension spring 150 and the stop plate 138 to rotate relative to the stop 144. The tension spring 150 normally biases the stop plate 138 into the forward position against the button 146 as shown in Fig. 4. The device 110 is therefore normally maintained in a forwardly rotated position so that the first portion 115 of the support surface is held in contact with or near the rear part of the skull of an occupant, as shown in Fig. 4.

Bei einer Kollision jedoch, wenn der Kopf eines Insasen nach hinten gegen die Rücken lehne 114 geworfen wird, kontaktiert zunächst der Schädel den ersten Bereich 115 der Stützfläche 120 und veranlaßt dann wiederum die Vorrichtung 110, sich nach hinten gegen die Rückenlehne 114 zu drehen. Daher werden der zweite Bereich 117 und der dritte Bereich 119 der Stützfläche 120 jeweils mit den jeweiligen hinteren Teilen des Schädels und der Halswirbelsäule in Eingriff gebracht, wie Fig. 6 zeigt. Wenn beide hinteren Teile des Schädels und der Halswirbelsäule somit an der Stützfläche 120 angreifen, verzögert die Fläche 120 im wesentlichen gleichzeitig beide Körperteile. Daher wird das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts im allgemeinen vermieden. Wenn sich dann der Kopf eines Insassen zur Vorderseite des Fahrzeugs und weg von der Rückenlehne 114 zurückbewegt, veranlaßt die Zugfeder 150 die Vorrichtung 110, sich zur Vorderseite der Rückenlehne 114 zu drehen und folgt somit dem Kopf des Insassen.However, in a collision, when an occupant's head is thrown rearward against the backrest 114, the skull first contacts the first portion 115 of the support surface 120, in turn causing the device 110 to rotate rearward against the backrest 114. Thus, the second portion 117 and the third portion 119 of the support surface 120 are each brought into engagement with the respective rear portions of the skull and cervical spine, as shown in Fig. 6. Thus, with both rear portions of the skull and cervical spine engaging the support surface 120, the surface 120 decelerates both parts of the body substantially simultaneously. Therefore, the occurrence of injuries due to the whiplash effect is generally avoided. Then, when an occupant's head moves back toward the front of the vehicle and away from the backrest 114, the tension spring 150 causes the device 110 to rotate toward the front of the backrest 114 and thus follows the occupant's head.

Die Abmessungen der Stützfläche 120 der Vorrichtung 110 werden in der gleichen Weise wie die Abmessungen der Stützfläche 20 bestimmt, die oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1 - 3 beschrieben wurden. Demgemäß sind die Abmessungen (in inch), die zur Konstruktion der Stützfläche 120 zur Anpassung der hinteren Kontur an den Schädel und die Halswirbelsäule eines typischen Insassen verwendet werden, gemäß der vorliegenden Erfindgung wie folgt:The dimensions of the support surface 120 of the device 110 are determined in the same manner as the dimensions of the support surface 20 described above with reference to Figures 1-3. Accordingly, the dimensions (in inches) used to construct the support surface 120 to conform the posterior contour to the skull and cervical spine of a typical occupant in accordance with the present invention are as follows:

A = (3.0) 7,62 cmA = (3.0) 7.62 cm

L = (4-3/8) 11,11 cmL = (4-3/8) 11.11 cm

M = (1-9/16) 3,96 cmM = (1-9/16) 3.96cm

N = (5/8) 1,59 cmN = (5/8) 1.59 cm

O = 1-1/8 2,86 cmO = 1-1/8 2.86 cm

P = 3-13/16 9,67cmP = 3-13/16 9.67cm

Q= 1-1/4 (Radius) 3,18cmQ= 1-1/4 (radius) 3.18cm

R= 1-1/4 3,18cmR= 1-1/4 3.18cm

S= 3-3/16 8,09cmS= 3-3/16 8,09cm

T= 1-1/4 (Radius) 3,18cmT= 1-1/4 (radius) 3.18cm

U=50U=50

Die Abmessung A ist, wie oben beschrieben, der näherungsweise Radius der hinteren Kontur des Schädels eines Insassen. Die Abmessung L ist der vertikale Abstand zwischen der Y-Achse (die die Mittellinie der horizontalen Stange 113 schneidet), und der näherungsweisen Mittellinie des Schädels eines Insassen. Die Abmessung M ist der Abstand zwischen der Mittellinie der Stützschenkel 112 (der X- Achse) und dem ersten Bereich 115 der Fläche 120. Die Abmessung N ist der Abstand zwischen der Mittellinie der horizontalen Schenkel 112 (der X-Achse) und der Mittellinie des Radius P. Die Abmessung O ist der Abstand zwischen der Y Achse und der Mitte des Radius P. Die Abmessung P ist der Radius des unteren Teils des dritten Bereichs 119 der Fläche 120. Die Abmessung Q ist der Übergangsradius des unteren Teils der Fläche 120, wo der zweite Bereich 117 auf den dritten Bereich 119 trifft.Dimension A is, as described above, the approximate radius of the posterior contour of an occupant's skull. Dimension L is the vertical distance between the Y-axis (which intersects the centerline of horizontal bar 113) and the approximate centerline of an occupant's skull. The dimension M is the distance between the centerline of the support legs 112 (the X-axis) and the first region 115 of the surface 120. The dimension N is the distance between the centerline of the horizontal legs 112 (the X-axis) and the centerline of the radius P. The dimension O is the distance between the Y axis and the center of the radius P. The dimension P is the radius of the lower part of the third region 119 of the surface 120. The dimension Q is the transition radius of the lower part of the surface 120 where the second region 117 meets the third region 119.

Die Abmessung R ist der Abstand zwischen einer Konstruktionslinie, die längs des Winkels U gezogen wird, und den Teil der unteren Fläche der Vorrichtung 110, die zur Rückenlehne 114 weist. Die Abmessung 5 ist der Abstand zwischen einer Konstruktionslinie, die längs des Winkels U gezogen wird, und einem Teil des zweiten Bereichs 117 der Stützfläche 120. Die Abmessung T ist der Übergangsradius des Teils der Fläche 120, wo der erste Bereich 115 auf den zweiten Bereich 117 trifft, und der Winkel U ist der Winkel der Konstruktionslinie, die parallel zu einem Teil des zweiten Bereichs 117 der Fläche 120 gezogen wird, wie Fig. 6 zeigt, bzgl. der Y-Achse.The dimension R is the distance between a construction line drawn along the angle U and the part of the lower surface of the device 110 that faces the backrest 114. The dimension S is the distance between a construction line drawn along the angle U and a part of the second region 117 of the support surface 120. The dimension T is the transition radius of the part of the surface 120 where the first region 115 meets the second region 117 and the angle U is the angle of the construction line drawn parallel to a part of the second region 117 of the surface 120, as shown in Fig. 6, with respect to the Y-axis.

Es ist hervorzuheben, daß, obwohl diese Abmessungen als für die gezeigte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geeignet gefunden wurden, sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung geändert werden können. Z.B. können die typischen Abmessungen der hinteren Kontur des Schädels und der Halswirbelsäule für eine spezielle Insassengruppe verschieden sein. Somit können diese Abmessungen gern. der vorliegenden Erfindung geändert werden, um sicherzustellen, daß die Kontur der Fläche 120 der hinteren Kontur des Schädeis und der Halswirbelsäule jedes Insassen angepaßt ist. Daher kann während einer Fahrzeugkollision die Vorrichtung 110 im wesentlichen gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule verzögern und somit das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts vermeiden.It should be emphasized that although these dimensions were found to be suitable for the embodiment of the present invention shown, they are The dimensions of the surface 120 may be varied within the scope of the present invention. For example, the typical dimensions of the rear contour of the skull and cervical spine may be different for a particular group of occupants. Thus, these dimensions may be varied within the scope of the present invention to ensure that the contour of the surface 120 matches the rear contour of the skull and cervical spine of each occupant. Therefore, during a vehicle collision, the device 110 can decelerate the skull and cervical spine substantially simultaneously, thus avoiding the occurrence of whiplash-like injuries.

Ein Vorteil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, daß während einer rückseitigen Kollision die Stützfläche gleichzeitig den Schädel und die Halswirbelsäule verzögert, da sie so angeordnet und geformt ist, daß sie deren allgemeiner Kontur angepaßt ist. Daher tritt im wesentlichen keine Bewegung, wie bei den bekannten Rückenlehnen und/oder Kopfstützen relativ zur Halswirbelsäule auf. Das Auftreten von Verletzungen aufgrund des Peitschenhiebeffekts, die durch eine Verletzung der Halswirbelsäule verursacht werden, wird daher im allgemeinen vermieden.An advantage of the device of the present invention is thus that during a rear collision the support surface simultaneously decelerates the skull and the cervical spine since it is arranged and shaped to match the general contour thereof. Therefore, substantially no movement occurs as in the known backrests and/or headrests relative to the cervical spine. The occurrence of injuries due to the whiplash effect caused by an injury to the cervical spine is therefore generally avoided.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sich die erste Kontaktfläche der Stützfläche über den näherungsweise zentralen hinteren Bereich des Schädels eines Insassen hinaus erstreckt, wie die Fig. 3 und 6 zeigen. Wenn daher der Schädel eines Insassen auf den ersten Kontaktbereich während einer Kollision trifft, kann er typischerweise nicht nach oben über die Oberkante der Vorrichtung gleiten. Daher wird eine vertebrale Verletzung, die typischerweise bei den bekannten Rückenlehnen und/oder Kopfstützen auftritt, die durch die Dehnung des Schädels nach oben relativ zur Halswirbelsäule verursach wird, vermieden werden.Another advantage of the device of the present invention is that the first contact area of the support surface extends beyond the approximately central rear region of an occupant's skull, as shown in Figures 3 and 6. Therefore, when an occupant's skull strikes the first contact area during a collision, it typically cannot slide upwards over the top edge of the device. Therefore, vertebral injury typically occurring with the known seat backs and/or head restraints caused by the upward extension of the skull relative to the cervical spine is avoided.

Claims

1. Apparatus (10) for preventing whiplash-related injuries to a vehicle occupant, comprising a frame (16) attached to a seat of the vehicle and a layer of resilient material (18) provided on the frame (16) and adapted to form a contoured composite surface (20) for supporting the rear contour of the skull and cervical spine of an occupant, characterized in that the contoured composite surface comprises a first, second and third component, the first component (26) comprising a substantially flat portion projecting upwardly beyond the approximate center of mass of the occupant's skull and adapted to contact and support the approximately mid-rear region of the skull, the second component (28) comprising a substantially flat portion extending forwardly at an obtuse angle from the first component (26) and adapted to contact and support the rear region where the skull meets the cervical spine, and the third component (30) comprises a substantially convex curve projecting forwardly of the first and second components and including a portion having a convex radius having a center of curvature forward of the first component, the third component being designed to contact and support the rear portion of the cervical spine, the contoured composite surface (20) being designed to simultaneously contact and support the central, rear region of the skull, the rear region where the skull meets the cervical spine and the rear region of the cervical spine and simultaneously slows down the skull and cervical spine in the event of a vehicle impact, thereby preventing injuries associated with the whiplash effect.

2. Device according to claim 1, further comprising a support member (112, 113) arranged in the vehicle seat and adjustable with respect to the skull and cervical spine of the occupant, and a housing (118) connected to the support member and containing the layer of elastic material (116) which is designed to support the skull and cervical spine of the occupant when it comes into contact therewith.

3. Device according to claim 1 and 2, wherein a support member (112, 113) is connected to the frame and secured to the seat, the support member (112) being vertically movable relative to the seat (114) to adjust the position of the device relative to the occupant and to align the position of the contoured composite surface (120) with the posterior contour of the skull and cervical spine of the occupant.

4. A device according to any preceding claim, wherein the frame defines a hollow enclosure and the layer of resilient material consists essentially of a molded urethane foam.

5. The device of claims 2-4, wherein the housing (118) is rotatable relative to the support member (113) and includes means (150) for biasing the device into a downwardly rotated first position toward the occupant so that upon a vehicle impact, when the occupant's head is moved into contact with the device, the housing (118) is rotated into an upright second position whereby the contoured composite surface (120) can contact and support the rear portion of the skull and cervical spine.